微阵列透镜的制造方法与流程

本发明涉及一种微阵列透镜的制造方法，更详细地，涉及一种利用探针在基板形成凹陷部，在形成有多个凹陷部的基板上蒸镀透镜层，从而能够将基板的凹陷部制备成精密的球面或者非球面形状，且容易调整或者变更透镜数量和透镜间隔的微阵列透镜的制造方法。

背景技术：

微阵列透镜是光通信、光信息存储装置、传感器、显示器等新一代光学系统中所需要的重要的组成要素。

在所述光通信领域中，微阵列透镜应用于决定大容量光效率的多信道传输模块等中，并用作大容量、效率以及多信道化的核心部件。

并且，在所述光通信领域中，对于具有数十μm～数百μm大小的微阵列玻璃透镜的需求呈现急剧增加的趋势。

并且，在所述光信息存储装置领域中，可应用于记录数据的CD和DVD等的光信息记录领域；在传感器领域中，由于能提高光的敏感度，因此可应用于高效率光学/影像传感器应用领域。

并且，在显示器领域中，与多面镜一起适用于白光球型部件和激光投影单元，从而可应用于影像成型部件领域。

如上所述的微阵列透镜在韩国专利申请2005-0048401号中已公开。

如图1所示，现有的微阵列透镜10由基板1和所述基板上形成的透镜部2构成，且具有所述透镜部2突出的结构。

由于所述透镜部2向外部突出，从而根据外部环境因素有可能导致刮蹭等，因此产品有可能被损坏。

并且，韩国专利申请第2003-0005197号中公开了利用刻蚀的微型透镜的制造方法。

这种方法是通过半导体工艺刻蚀玻璃基板而直接成型透镜阵列的方法，自然形成透镜的曲率半径，因此很难制备用于精密光学控制的球面或者非球面形状。

并且，利用刻蚀技术时，由于利用掩模形成图案，因此不仅难以调整或者变更透镜数量和透镜间隔，还会增加制造费用。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题而研发的，本发明的目的在于，提供一种微阵列透镜的制造方法，其在形成有多个凹陷部的基板的一面形成透镜层，由于透镜层不突出，从而不仅能够减小产品基于外部环境因素等的损坏，而且能够将基板的凹陷部制备成精密的球面或者非球面形状，并且能够容易调整或者变更透镜数量和透镜间隔，减少产品的制造费用。

本发明的另一个目的在于，提供一种微阵列透镜的制造方法，其在形成有凹陷部的基板一面利用电子束蒸镀透镜原材料，从而能够调节蒸镀速度，并且与玻璃转化温度(Tg)无关地，利用现有的常用的具有多种折射率的透镜原材料。

本发明的目的不限定于以上提及的目的，技术人员可通过下面的记载明确理解未提及的其他目的。

(二)技术方案

为了实现上述目的，首先本发明提供一种微阵列透镜的制造方法，其是制造具有多个微透镜的所述微阵列透镜制造方法，其特征在于，包括：基板准备步骤，准备一面形成有多个凹陷部的基板；以及透镜层形成步骤，在形成有所述凹陷部的基板的一面蒸镀透镜原材料，从而形成与所述凹陷部的形状相对应的透镜层。

优选实施例中，所述基板准备步骤包括：基板预热步骤；以及凹陷部形成步骤，用末端凸出的探针按压已预热的所述基板的一面，从而形成与所述探针的末端形状相对应的多个凹陷部。

优选实施例中，所述探针的末端是球面或者非球面形状。

优选实施例中，所述基板的材料是玻璃或者硫族化物(Chalcogenide)。

优选实施例中，所述透镜原材料是玻璃或者锗(Ge)。

优选实施例中，所述透镜层折射率相比所述基板的折射率至少高0.1。

优选实施例中，所述透镜层形成步骤包括：透镜原材料准备步骤，在真空腔内准备透镜原材料；汽化步骤，用电子束汽化所述透镜原材料；以及蒸镀步骤，将汽化的所述透镜原材料蒸镀在所述基板的一面。

(三)有益效果

本发明具有如下的优异效果。

首先，根据本发明的微阵列透镜的制造方法，其不利用刻蚀技术，而是利用探针在基板上形成凹陷部，因此能够将基板的凹陷部制备成精密的球面或者非球面形状，且容易调整或者变更透镜数量和透镜间隔，不利用掩模，从而能够节减制造费用。

并且，根据本发明的微阵列透镜的制造方法，其在形成有凹陷部的基板的一面利用电子束蒸镀原材料，因此能够减少凹陷部产生气泡，大幅减小产品的不合格率，且能够调节蒸镀速度，与玻璃转化温度Tg无关地，能够利用现有的常用的具有多种折射率的透镜原材料。

本发明的目的不限定于上述提及的目的，技术人员可通过下面的记载明确理解未提及的其他目的。

附图说明

图1是表示现有的微阵列透镜的图。

图2是本发明的一个实施例的微阵列透镜制造方法的步骤图。

图3a是本发明的一个实施例的基板准备步骤中形成有多个凹陷部的基板的图。

图3b是本发明的一个实施例的通过透镜层形成步骤而基板上蒸镀有透镜层的图。

图4是表示本发明的一个实施例的形成有透镜层的微阵列透镜的图。

附图说明标记

100：微阵列透镜

110：基板

111：凹陷部

120：透镜层

具体实施方式

本发明中使用的术语尽可能地选择了现阶段广泛使用的常用术语，但是特定情况下也有申请人任意选定的术语，此时，并非是指单纯的术语名称，而应考虑发明的详细说明部分中的记载或者使用意图来理解其意思。

下面，参照附图和优选实施例对本发明的技术结构进行详细说明。

但是，本发明的实施例并不限定于此，也能够以其他形式实施。在说明书全文中，为了说明本发明而使用的相同的附图标记表示相同的组件。

参照图2，本发明的微阵列透镜的制造方法为能够以透镜层不突出的结构制造微阵列透镜的制造方法，通过基板准备步骤S1000和透镜层形成步骤S2000而制造。

所述基板准备步骤S1000是准备一面形成有多个凹陷部的基板的步骤。

并且，所述基板准备步骤S1000可通过所述基板预热步骤S1100和所述基板凹陷部形成步骤S1200而进行。

首先，进行所述基板预热步骤S1000。

所述基板预热步骤S1100是在所述基板上利用探针更容易地形成凹陷部111而进行的步骤。

并且，所述基板的预热温度根据基板的材料而不同，因此不做特别限定。

其中，基板可利用玻璃或者硫族化物。

其次，如图3a所示，进行基板凹陷部形成步骤，利用末端突出的探针按压已预热的所述基板的一面末端，从而形成多个凹陷部。

这是为了在所述基板110上形成与所述探针的末端形状相对应的多个凹陷部111。

此时，根据用途可适当调整所述探针的末端大小和形状，从而能够对透镜大小和形状进行多种变更。

并且，所述凹陷部111的数量，可根据在不同位置的所述基板上按压所述探针的次数而自由调整，因此不受限制，且可容易调整所述凹陷部的中心和邻近的凹陷部的中心间的间隔。

其中，所述探针的末端是球面或者非球面形状，且通过所述探针的末端按压形成的所述基板的凹陷部111也以球面或者非球面形状形成。

并且，优选地，所述探针使用高于所述基板110硬度的材质。

其中，所述探针可使用超硬材料，更优选地，使用碳化钨或者碳化硅。

即，在已预热的所述基板110的相互不同的位置，反复按压所述探针，从而能够形成与所述探针的末端形状相对应的多个凹陷部111。

接着，进行透镜层形成步骤S2000，在形成有凹陷部111的所述基板110的一面形成透镜层120。

如图3b所示，通过所述透镜层形成步骤S2000，形成与所述基板110一体化的透镜层120，从而制造微阵列透镜100。

即，在形成有多个凹陷部111的所述基板110的一面形成平平的透镜层120，因此透镜层不突出，从而能够减少基于外部环境因素等的产品的损坏。

如图4所示，在所述透镜层形成步骤S2000中，优选地，以至少填满所述凹陷部111内部的厚度进行所述透镜层120的蒸镀。

这是因为以填满所述凹陷部111的方式形成透镜层120，能够实现透镜的功能。

并且，所述透镜层形成步骤S2000可利用电子束的蒸镀实现，利用电子束的蒸镀通过原材料准备步骤、汽化步骤、蒸镀步骤实现。

在真空腔内准备所述透镜原材料，并进行所述透镜原材料准备步骤。

然后，进行利用电子束汽化所述透镜原材料的汽化步骤。

所述汽化步骤是用于形成所述透镜层120的所述透镜原材料被熔融而通过电子束变为气体状态的步骤。

接着，在所述基板110的形成凹陷部111的一面上，通过蒸镀气体状态的所述透镜原材料的蒸镀步骤形成透镜层120。

如上所述，利用电子束蒸镀所述的透镜层120时，所述凹陷部111不产生气泡，从而能够大幅减少产品的不合格率，且与玻璃转化温度Tg无关地，依旧能利用现有的常用的具有多种折射率的透镜原材料。

并且，应将所述透镜层120的折射率设计为高于所述基板110的折射率，更优选地，设计成所述透镜层120的折射率相比所述基板110的折射率至少大于0.1值。

由于本发明的微阵列透镜100具有由基板110和透镜层120组成的双重指标(index)，因此透镜层的折射率相比所述基板110的折射率至少大于0.1的值，从而能够根据使用目的进行平行光的瞄准或者调焦。

并且，所述基板110的材料使用硫族化物，所述透镜层材料使用锗，从而能够制造用于红外线波长的红外线微阵列透镜。

实施例

(1)所述基板准备步骤S1000

(1-1)基板预热步骤S1100

准备基板(玻璃材质-SCHOTTt公司的bk-7),在氮气氛围下预热至350℃～750℃的温度。

(1-2)基板凹陷部形成步骤S1200

在预热的所述基板上利用直径为0.23mm的探针按压形成凹陷部。

此时，重复按压所述探针并形成四个凹陷部，且制造成凹陷部的中心与邻近的凹陷部的中心间的间距均为0.25mm。

之后，慢慢冷却了形成有四个凹陷部的基板。

(2)透镜层形成步骤S2000

在形成有四个凹陷部的基板上利用电子束蒸镀透镜层。

此时，利用透镜原材料(玻璃材质-Sumita公司的KVC89)，以270℃的蒸镀温度、3.0X10E-5的真空度、2～3A/sec的蒸镀速度、20～25rpm/min的转速，在形成有凹陷部的所述基板的一面进行蒸镀。

如上所述，本发明的微阵列透镜的制造方法及微阵列透镜的透镜层未突出，从而能够减少基于外部环境因素等的产品的损坏。

并且，本发明的微阵列透镜的制造方法及微阵列透镜利用探针在基板上形成多个凹陷部，因此基板能够利用难以加工的玻璃或者锗材质，并能够在基板上形成精密的球面或者非球面形状的凹陷部。

此外，按压所述探针而在基板上形成多个凹陷部，因此容易调整透镜数量和透镜间距，且无需额外的掩模，从而能够减少产品的制造费用。

如上所述，通过优选实施例对本发明进行了示出与说明，但是并不限定于所述实施例，在不超出本发明的思想范围内，本发明领域的普通技术人员，可对此进行变更或者修改。

工业实用性

本发明的微阵列透镜可应用于光通信、光信息存储装置、传感器、显示器等的新一代光学系统中。

尤其，在光通信领域中，可放置在由多个激光二极管(laser diode)或者发光二极管(LED)等构成的光源阵列的前方，用作瞄准射出光的准直透镜。